煤炭科学技术杂志

煤炭科学技术杂志2025年第1期

• 煤矿智能化建设高质量发展难题与路径

  王国法, 任怀伟, 富佳兴,

  煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述，全面分析煤矿智能化建设的现状，明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高质量发展的路径。在基础理论方面，重点探讨了数字煤矿与智能化开采基础理论的研究进展；在技术体系构建方面，总结了智能化煤矿的关键技术模块；在示范推广方面，以典型示范矿井为案例，总结了智能化系统在实际生产中的应用效果，并分析了推广过程中面临的技术、管理等制约因素。基于对煤矿智能化基础理论和技术体系的深入研究，以及示范矿井建设的实践经验，系统梳理了智能地质保障、信息通信、掘进、开采及智能安全控制系统等技术领域的现状与突出问题，特别针对复杂地质条件下的高效掘进、高效开采、机器人协同作业及系统运维等技术瓶颈进行了深入剖析。聚焦于复杂条件下的高效掘进技术、薄煤层和冲击地压煤层的高效开采、煤矿机器人关键技术、新一代智能安控系统的研发，加快露天煤矿的大型化和智能化进程，完善煤矿智能化运维标准体系和推动智能化系统的迭代升级，以企业需求为导向，以技术创新为牵引，加快煤矿采掘装备的成套化、高端化、数智化发展，为煤矿智能化建设的高质量、可持续发展提供可靠的技术装备支撑和保障。

• 我国“三下”采煤技术体系与工程实践

  郭文兵, 胡玉杭, 胡超群, 李龙翔, 吴东涛, 葛志博,

  我国“三下”（建筑物、水体、铁路等线性构筑物下）煤炭资源丰富，开展“三下”采煤技术研究、解放“三下”压煤对提高煤炭资源采出率、优化井下采掘布局、延长矿井服务年限等具有重要意义。总结了我国“三下”压煤开采技术以及建（构）筑物保护技术，包括部分开采、充填开采、协调开采、覆岩离层注浆技术以及地面保护、维修加固技术，并分析了各种“三下”采煤技术的优缺点和适用条件等。提出“三下”压煤开采造成建（构）筑物损害的源头是煤炭地下开采引起的覆岩破坏与地表移动，控制地表沉陷、研究地表移动变形规律是建（构）筑物下采煤的关键，减少覆岩破坏、准确预测覆岩破坏高度是水体（覆岩含水层）下安全采煤技术的关键。从经验公式、理论计算、现场实测等方面综合分析了“三下”采煤覆岩破坏与地表移动规律、地表移动变形预测、地面建筑物保护技术等。研究认为高效率、低成本、全固废、智能化覆岩离层注浆和充填开采、地下水原位保护等源头减沉控损技术将是我国未来“三下”开采技术的发展方向，并建立覆岩与地表移动变形的“天−空−地−井”一体化监测、预警机制，加强“三下”采煤工艺、全固废材料、技术与装备水平的提升，科学构建并不断完善绿色低碳、智能、安全高效的“三下”采煤技术体系。

• 采动影响下临空巷道小煤柱失稳特征与调控方法

  来兴平, 徐李臻, 曹建涛, 单鹏飞, 张帅, 许慧聪,

  西部煤炭基地是我国能源安全保障的核心“压舱石”，为提高资源采出率小煤柱临空巷道广泛应用，小煤柱临空巷道稳定性问题凸显。论文以国家能源集团麦垛山煤矿某工作面临空巷道为研究对象，构建小煤柱临空巷道力学模型，量化小煤柱临空侧顶板围岩下沉量与小煤柱支撑力关联性，探究围岩调控机制；采用朴素贝叶斯模型建立煤柱稳定性辨识模型，分别判断调控前后煤柱稳定性；通过精细化三维数值计算，研究临空巷道小煤柱围岩调控效果，并开展现场实施验证。结果表明：通过构建4种不同断裂线位置覆岩结构，推导得到了临空巷道直接顶最大下沉量与小煤柱支撑强度之间存在负相关。说明可通过提高小煤柱强度进而控制直接顶下沉，改善巷道围岩失稳问题；基于朴素贝叶斯及11项围岩参数建立煤柱稳定性辨识模型，准确率Ac达到0.953 7，满足辨识要求。并对原煤柱和改性调控后煤柱进行辨识，从算法角度证明了调控方案的可行性；通过FLAC3D数值模拟围岩改性协同调控方案前后对比，煤柱应力提升了57.6%，变形量最低减少了22.8%；支护体应力降低，最大位移量减少了31.2%。两帮应力差值减小，巷道围岩应力分布更加平衡；方案现场实施得到煤柱应力最大提高至2.325倍，且应力波动较稳定，顶板、两帮变形量减少超80%。验证了围岩改性协同调控方案对小煤柱临空巷道变形破坏防治的可行性，保证了巷道围岩稳定性。研究结果为西部矿区临空巷道小煤柱科学设计提供基础支撑，为实现西部矿区强采动小煤柱临空巷道失稳防治提供借鉴。

• 吸能锚杆支护设备研究现状及展望

  肖晓春, 徐政茂, 樊玉峰, 张文萍, 李子阳, 陈晓燕,

  吸能支护是地下岩体工程领域中用于提高围岩稳定性和避免冲击地压等灾害发生的一种重要的防治技术。吸能支护技术的核心原理是通过特定的结构设计，使支护体系在岩体发生位移或变形时能够有效吸收或消耗能量，从而减少由冲击载荷引发的工程破坏和事故。吸能锚杆是吸能支护的一种常见形式，此技术通过锚杆将表面围岩与深部稳定岩体相结合，并在围岩内部产生预应力吸收或耗散能量从而避免矿山灾害的发生。吸能锚杆这种柔性支护方式适用于多种环境的巷道支护，现已被广泛应用于矿山灾害的防治。综述自1968年以来30余种具有代表性意义的吸能锚杆设计方式，以结构和材料2大类型为切入点进行划分，着重分析8种典型吸能锚杆的工作原理与设计优势，并以此指出现有吸能锚杆支护在应用中存在的安全性与智能性等方面的不足。结合前人研究成果与目前深部矿井支护高强度与智能化等需求，提出一种智能预警负泊松比结构吸能锚杆。该锚杆利用负泊松比吸能结构实现增阻效果，具有双向恒阻吸能与双向监测预警等特性，能够满足复杂的非线性软岩巷道强阻支护、可视化预警等需求，有助于加快支护体系一体化，促进安全、智慧矿山的发展。最后，对吸能锚杆支护设备的优化革新趋势进行了展望。

• 基于高位巷与工作面进回风巷联合卸压的坚硬顶板防冲技术研究

  谭云亮, 任文涛, 李青海, 殷鹏涛, 张修峰, 王子郡, 陈洋, 胡善超, 李占海,

  深埋特厚煤层开采后高位坚硬顶板失稳造成强矿压现象突显，严重威胁矿井安全生产。为探究新型卸压防冲方案，以新巨龙煤矿8302工作面为研究背景，提出了高位巷与工作面进回风巷联合爆破卸压防冲方案。通过理论分析、物理模拟和数值计算相结合的方法，分析了高位巷爆破与进回风巷爆破协同卸压原理，揭示了高位巷爆破卸压对于坚硬顶板的破断失稳机制，明确了高位巷爆破对于煤层应力场演化特征。针对现场工况条件，设计并实践了高位巷与进回风巷联合爆破卸压及监测方案，取得了显著的卸压效果。结果表明：① 高位巷与进回风巷联合卸压，弱化了覆岩结构，使其产生大量裂隙，破坏了其连续性，降低了覆岩承载能力。② 高位巷爆破使高位关键岩层初次垮落步距由144 m减小为84 m，周期垮落步距由24～30 m减小为12～24 m。煤层垂直应力由18.1～18.3 MPa减小至16.2～18.0 MPa，最大降幅11.47%，改善了工作面应力分布状况。③ 设计了8302工作面进回风巷与高位巷联合爆破卸压方案。并从进回风巷表面变形、覆岩应力、顶板深部位移等方面制定了监测方案。④ 现场工程实践表明：104 J及以上的微震能量事件降幅64.3%，微震事件由改性前的“低频高能”逐渐向改性后的“高频低能”转化。联合爆破卸压后，围岩变形、钻孔应力及锚杆索受力对断层及不规则采空区具有高度的敏感性，而在进入正常阶段后，围岩稳定性得到改善，联合爆破卸压效果显著。为解决大采高坚硬顶板引发的强矿压显现问题提供了理论依据及实践参考。

• 煤岩动力灾害结构场孕育演化及调控技术

  张俊文, 白旭阳, 董续凯, 张杨, 宋治祥, 吴少康,

  冲击地压、煤与瓦斯突出等是煤矿深部开采中的主要灾害来源，其诱灾机理极为复杂，迄今为止，仍未形成煤矿动力灾害的一体化防控技术。鉴于此，阐述了现有应力场、渗流场及温度场调控动力灾害的机制及其利弊；从煤岩结构演化视角出发，定义了结构场的概念，确定了煤矿动力灾害结构调控技术的内涵，揭示了煤矿动力灾害随结构场时空演化的孕育机制及作用机理，提出了煤矿动力灾害结构调控防治一体化技术，并详细分析了应力场、渗流场、裂隙场、温度场等与结构场之间的多场耦合关系，界定了结构场为一级主场，其余均为受结构场源头调控的二级分场；分析了结构调控技术具有主动性、定向性和综合性的特点，揭示了结构调控技术防治煤矿动力灾害的机理，提出了基于结构场演化规律和调控技术的动力灾害防治路径，此路径包括从采前结构设计、采中结构灾变防治到采后结构修复的全过程，实现动力灾害的高效防治。研究成果在内蒙古某典型冲击地压矿井进行工业性试验，结合现场实测数据和煤岩结构反演结果，发现结构调控技术能够有效改变上覆岩层的高低位致灾岩层结构，降低顶板的冲击危险性，减小巷道顶板及围岩的变形，验证了结构调控技术在冲击地压防治领域的高效性。同时在甘肃某突出矿井进行试验，发现盲目采取的钻孔抽采方案无法满足工程实际的需求，而经过结构调控视角设计的水力割缝技术实施后，工作面煤层中裂隙发育完全，贯通了瓦斯运移的通道，最终测定的瓦斯含量验证了上述结论的准确性。2种案例分别从冲击地压和煤与瓦斯突出灾害的视角验证了结构调控技术在煤矿动力灾害防治领域的科学性与合理性。

• 综放开采覆岩变形分区和矿压显现模拟研究

  翟新献, 郭钊洋, 方建厂, 张志勇, 赵晓凡,

  目前综放开采是我国特厚煤层安全高效矿井主要的采煤方法，综放开采上覆岩层变形移动规律，直接影响到工作面矿压显现、液压支架选型、放顶煤工艺和参数选择等问题。以耿村煤矿13200综放工作面为工程背景，利用相似模拟试验和理论分析，研究了综放工作面上覆岩层变形移动垮落全过程、覆岩变形分区和矿压显现特征。结果表明：① 确定出综放工作面上覆存在多层关键层岩层即下位、中位、上位和主关键层。依据关键层垮落失稳特征，将综放开采上覆岩层变形移动全过程划分为4个变形阶段（I、II、III、IV），各变形阶段与不同层位的关键层垮落失稳有关。② 综放开采下位关键层垮落失稳以后，随着工作面推进度继续增加，处于裂隙带内的中位、上位和主关键层先后垮落失稳前与其下部岩层出现离层；关键层垮落失稳前，在其下部岩层中形成垮落拱，垮落拱的高度和宽度均与工作面推进度成正相关。③ 综放工作面上覆各关键层垮落失稳引起超前支承压力的峰值应力集中系数升高；当下位关键层垮落失稳时，工作面出现“大周期来压”现象，来压步距较大，但来压强度较低；当中位、上位、主关键层垮落时，将引起下位关键层同时垮落，工作面出现“小周期来压”现象，工作面来压步距较小，但来压强度较高。研究结果为耿村煤矿缓倾斜特厚煤层综放开采提供理论基础和技术支撑。

• 采动覆岩破断影响下裂隙诱发机制及三维空间特征

  梁冰, 邢景超, 孙维吉, 房胜杰,

  为掌握厚煤层开采覆岩破断及裂隙演化规律，以高河能源E2306工作面为背景，搭建了三维物理相似模拟试验平台，采用分布式光纤感测技术、钻孔窥视监测等相结合的方法，明晰了覆岩破断来压规律与裂隙分布特征。结合薄板弯曲理论，建立采场覆岩结构力学模型，揭示了采动覆岩破断影响下覆岩裂隙诱发机制，推演了采动裂隙区域发育形态。结果表明：工作面回采完毕，总计来压7次，垮落带、裂隙带发育高度分别为39、71 m。与该工作面现场结果一致，与理论计算数值吻合，符合该矿实际情况。处于垮落带高度内低位近场覆岩呈“对扇形”竖向破断，以“走向悬臂梁−倾向砌体梁”结构破断运动为主，纵向破断裂隙大量发育，横向水平剪切交错裂隙伴生。覆岩自下而上逐渐破断，处于裂隙带高度内高位远场覆岩呈横向破断，以“走向砌体梁－倾向砌体梁”结构破断运动为主，横向水平张拉离层大量发育。采空区边界区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后稳定的变化规律，走向裂隙数量变化呈抛物线型；采空区中部区域内覆岩裂隙数量随工作面推进呈先增加后减少的变化规律，走向裂隙数量变化呈马鞍型。覆岩破断来压后采空区中部持续承载受压，两侧岩层遭剪切破坏形成剪切下凹区与承载下凹区，区域范围随不同层位覆岩弯曲破断而扩大。采动裂隙区域发育形态由椭圆抛物带演变为两端下凹的椭圆抛物带形态，最终呈现为两端及顶部下凹的椭圆抛物带形态。

• 基于大直径钻孔钻进多参量的煤体应力钻测方法

  赵同彬, 赵志刚, 齐炎山, 尹延春, 牛旭, 李淇凡,

  煤体高应力是冲击地压发生的必要条件，及时准确测量评估煤体应力是冲击地压预警工作的关键环节。大直径钻孔是煤矿冲击地压防治最常用的预卸压、卸压解危和应力调控方法，研发和应用基于大直径卸压钻孔的煤体应力随钻测量技术方法，可以得到煤矿井下大量煤体应力数据。本文根据煤体钻削破坏特征，对钻头破煤进行了力学分析，以钻头钻削力为纽带，研究了钻头受力与煤体应力关系，建立了煤体钻削力学模型，给出了包含钻进多参量的煤体应力反演方程；开展不同强度和煤体应力的原煤室内钻进实验，验证了力学模型的准确性和适用性，自主研制了大直径卸压钻机配套的随钻测量装置，开展煤矿井下实测实验，获取钻头位移、转速、转矩随时间变化数据，计算得到不同钻孔深度的煤体应力，给出了卸压孔区应力场分布形态，并与钻进能量和钻进时间进行了比较分析。结果表明，室内钻进实验加载应力与钻削力学模型计算应力平均误差为4.9%、最大误差为15.7%；现场实测煤体应力随孔深呈现先上升后下降的趋势，与煤壁支承压力分布规律一致，同一钻孔的煤体应力、钻进时间和钻进能量随孔深变化曲线基本一致，表明高应力区钻孔消耗能量较多，所需钻进时间也较长；对比相邻钻孔应力发现，先施工钻孔的应力峰值较高，后施工钻孔应力峰值较低，且峰值位置向深部转移，表明先施工钻孔起到明显的卸压作用。通过建立钻进多参量和煤体应力的定量关系，进行基于大直径卸压钻孔钻进多参量的煤体应力原位测量，将大直径卸压钻孔从卸压工程孔拓展为应力测量孔，实现钻孔卸压与应力测量评估一体化。

• 露天开采潜在滑体受限空间下三维稳定性算法研究

  王东, 邢晓宇, 尹立, 王守功, 孔令伟, 孟翔宇,

  针对露天矿横采作业中端帮边坡潜在滑体空间受限，传统边坡稳定性计算方法不再适用的问题，采用数值模拟方法研究采场深部边坡潜在的滑坡机理，拟合潜在滑体中坡面和滑面的空间形态方程，基于三维极限平衡条形划分方法，将滑体底面沿横纵方向划分单元微条柱，分析微条柱在滑体与坡顶线空间位置不同区域的受力情况，运用等效思想，将每行微条柱的力学效应叠加，等效到滑体主滑线上的微条柱，对应获得主滑线条柱底界面上的等效抗剪强度参数，从而建立限制滑体边界的三维稳定性等效算法，并进行工程应用，设计回采煤炭资源。结果表明：含弱层边坡的潜在滑坡模式为切层−顺层组合滑动，潜在滑面的空间形态为近似椭球面与倾斜平面的组合；边坡三维稳定性系数随着潜在滑体走向受限长度的增大而逐渐减小，呈现近似二次抛物线关系；在潜在滑体受限空间条件下，计算多种滑坡模式的边坡稳定性，不同边坡角对应的三维稳定性系数均大于二维稳定性系数；实际设计回采深部煤台阶时，随着+843 m平盘宽度不断减小，边坡稳定性随之减小，当局部边坡角为25.58°时，刚好满足安全储备系数1.2要求。相较于常规边坡稳定性分析方法，本研究方法更能反映受三维夹持支挡效应下的边坡三维稳定性，可为该类边坡安全评估方法提供新思路。

• 露天煤矿火区爆破技术现状与趋势

  王桂林, 费鸿禄, 刘秉轩, 郭纪委, 张建俊, 白润才,

  露天煤矿火区爆破威胁着爆破作业安全，近几十年来国内外工程技术人员在爆破器材耐热稳定性、高温火区温度场监测技术、高温爆破技术等方面已取得了一些成果，为火区爆破设计与施工提供了技术支持。然而，仍存在高温火区爆破技术瓶颈，如爆破施工过程炮孔温度实时监测、耐高温爆破器材研制、较大规模的火区爆破技术等。为实现露天煤矿火区安全高效爆破，对露天煤矿火区爆破技术进行总结与分析，提出了火区高效安全爆破技术体系和发展方向：构建火区温度场三维工程地质模型、利用光纤光栅进行全孔深测温、开发火区温度场实时监测系统，实现爆破施工过程温度监测与预警；优选耐高温炸药的抑制剂和闪点提高剂，优化炸药配方以及研发耐高温起爆器材；高温炮孔降温方法与隔热材料的选择及药包隔热防护装置设计；研制孔内装药超过温度安全阈值时的炸药失效装置；设计高温火区单向爆破网路；分区采用加强松动、松动爆破、弱松动爆破技术和“三小一长”相结合的施工方法；编制煤层高温火区爆破作业规程，实现火区爆破信息化与智能化。深入开展露天煤矿火区爆破关键技术研究，对提高露天煤矿火区爆破安全和效益具有重要的理论与工程价值。

• 漏风条件下采空区煤自燃分级预警方法研究及应用

  翟小伟, 李心田, 侯钦元, 马腾, 宋波波, 郝乐,

  CO是煤自燃预警体系的重要指标气体。为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性，采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系，通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响，修正不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温的函数关系。利用修正函数方程计算煤自燃CO预警阈值，结合不同指标气体预警值，构建漏风条件下采空区煤自燃分级预警体系。研究结果表明：煤氧化过程中CO、C2H4、C2H2与Graham系数指标气体突变与煤温存在对应关系，CO、C2H4、C2H2出现温度分别为30、120、230 ℃，Graham系数拐点温度为70、160 ℃，不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温均呈指数函数关系。漏风对采空区CO气体影响范围为0～90 m，影响体积分数大小为（3～39）×10−6。漏风条件下采空区埋深0～19 m处氧气体积分数为21%～17%，“CO体积分数−煤温”函数的修正系数为1～3；埋深19～55 m处氧气体积分数为17%～13%，修正系数为4～7；埋深55～90 m处氧气体积分数为13%～9%，修正系数为16～21。基于修正后CO体积分数与温度函数，计算得到煤自燃过程不同氧气体积分数范围内CO预警阈值分别为（50～150）×10−6、（190～330）×10−6及（330～430）×10−6。结合CO、C2H4、C2H2与Graham系数指标气体预警值将煤自燃程度划分为“灰、蓝、黄、橙、红”五级预警。研究结果可为相似工作面采空区遗煤自燃预测预报提供参考。

• 输送带温敏改性方法及火灾早期预警指标气体研究

  陆伟, 叶文钢, 李金亮, 钱冠雨, 张青松, 李金虎,

  矿用输送带火灾在发生过程中主要产生CO和烟雾等指标气体。然而，以CO作为指标气体易受到干扰，而烟雾产生时表明输送带已经达到较高温度，此时往往容易错失最佳灭火及人员逃生时机。为此，创新性地提出温敏改性输送带的方法：通过在输送带覆盖层中添加温敏材料以进行物理改性，再借助程序升温氧化炉、综合热重分析仪、输送带滚筒摩擦试验机等设备对输送带改性前后产生指标气体的初始温度、分解产气速率及体积分数变化进行测试。结果表明：采用温敏材料物理改性的方法对输送带原有的结构强度影响较小，也不会增加火灾发生和蔓延的危险性；改性前，输送带最早产生的指标气体CO的温度为110 ℃左右，但是其产生体积分数和释放速率较低且易受到矿井内不同来源CO的影响，从而造成误判；而改性后的输送带最早在70～80 ℃时即可探测到覆盖层内的温敏材料分解产生矿井中不存在的指标气体，与改性前相比，不仅初始指标气体产生的温度提前了30 ℃左右，而且指标气体释放时速率快、体积分数高，从而更容易被监测。此外，从实际工程应用角度进一步证明了物理改性方法的可行性，证实了温敏材料分解产生的指标气体不受矿井内其他材料氧化所产生气体的干扰，因此保障了输送带火灾早期监测预警的及时性和精准性。

• 基于PSO−SVR的掘进工作面风温预测

  李延河, 万志军, 于振子, 苟红, 赵万里, 周嘉乐, 师鹏, 甄正, 张源,

  随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭，矿井开采深度日益增大，热害问题也随之加剧。采掘作业空间是井下的主要热害场所，对其进行热害防治是矿井安全高效生产的重要基础。矿井热害治理的前提是明确其冷负荷，因此对采掘作业空间风温进行精准预测意义重大。建立了基于PSO-SVR（基于粒子群的支持向量回归）的掘进工作面风温预测模型，利用模型中的惩罚因子C和核函数参数g对模型进行了寻优。通过现场实测及文献调研，建立了掘进工作面风温预测训练样本集。通过与最小二乘法估计MLR模型和经“试错法”标定参数的常规SVR模型进行对比，分析了PSO-SVR算法的优势。将PSO-SVR算法模型应用于平煤十矿己-24120保护层风巷风温预测，并依据风温预测结果，指导了制冷机组的选型和降温方案设计。结果表明：PSO-SVR模型预测性能最优，模型绝对误差百分比仅为1.85%，较常规SVR模型减小了55.9%，可见PSO优化模型参数对于提高SVR拟合度、泛化性及预测精度具有重要作用。巷道每掘进100 m，工作面风流平均温升0.16 ℃，掘进至2 000 m时巷道迎头风温升至35.8 ℃。己-24120保护层风巷需冷量为1 083.28 kW，设计制冷机组总制冷量为1 085 kW。己-24120保护层风巷实施降温后，工作面平均温降8.6 ℃，降温效果显著，表明了PSO-SVR掘进工作面风温预测模型的可靠性和可行性。

• 磨料水射流旋转切割煤岩最优参数匹配模型研究

  魏建平, 校朋伟, 张慧栋, 陈长江, 刘勇,

  随着煤炭开采向深部延伸，纯水射流技术已逐渐无法满足高地应力和高煤岩强度条件下破煤增透需求。磨料水射流能有效提高水射流破岩能力，磨料水射流旋转切割卸压技术可实现高地应力、坚硬煤层的高效增透。射流压力和旋转速度是影响磨料水射流旋转切割煤岩效果的重要因素，明确磨料水射流旋转切割硬煤力学特征及规律是合理匹配射流压力和旋转速度的前提。采用数值模拟和实验研究相结合的方法，分析了不同射流压力和旋转速度匹配关系对射流冲击靶体力学作用机制的影响，明确了不同射流压力和旋转速度对磨料水射流旋转割缝效果的影响规律。研究结果表明，磨料颗粒高速撞击煤岩产生的法向力主要取决于射流压力，而切向力则同时取决于射流压力和旋转速度，法向力和切向力在磨料颗粒冲击破煤过程中作用不同，两者共同决定了磨料水射流旋转切割煤岩效果；当射流压力小于25 MPa时，割缝深度随射流压力升高而增加，超过25 MPa后割缝深度增加速率显著降低；在割缝时间恒定条件下，磨料射流旋转切割深度随转速的增加始终呈上升趋势；提出以最优匹配系数n作为同一射流压力下不同转速切割效果的评判指标，发现不同工况条件下淹没与非淹没条件下的n值存在显著差异，当前研究条件下非淹工况最优参数匹配系数n为0.002 015 6，淹没工况最优参数匹配系数为0.000 299；建立了磨料水射流旋转割缝射流压力和旋转速度最优匹配参数计算模型，可根据射流压力直接计算得到最优匹配转速，使射流切割效果最优。

• 鄂尔多斯盆地深部煤层气差异富集的地质控制

  范立勇, 周国晓, 杨兆彪, 王怀厂, 卢本举, 张宝鑫, 陈宇航, 李存磊, 王彦卿, 顾俊雨,

  鄂尔多斯盆地深部煤层气资源丰富，开发潜力大，是中国深部煤层气勘探开发的主战场。明确深部煤层气富集规律、圈定富集区段是煤层气勘探开发的重要基础。以中国石油长庆油田公司在鄂尔多斯盆地最新实施的多口深部煤层气评价井数据为分析基础，采用数学统计、模型计算和地质分析等方法，重点研究了盆地内深部煤层气差异富集的地质控制因素和富集规律。提出了物质组分效应、深度效应和保存效应是影响深部煤层气差异富集的“3种控制效应”。物质组分是控制煤层气富集的基础因素，其中灰分和煤变质程度是主要参数，低灰分、高变质煤储层含气量高。深度效应则是叠加孔隙率、温度和压力变化的综合效应，孔隙率随埋深增加而衰减，导致游离气随埋深增加会趋缓，吸附气和总含气量存在明显的临界转换深度，后者临界转换深度深于前者，一般在2000～3000 m，在此深度范围内，总含气量高。3000 m以深，深度效应加剧，总含气量缓慢降低，往往低于20 m3/t。保存效应是深部吸附气和游离气，尤其是游离气富集的重要控制因素，其中盖层类型是保存效应中的关键因素，而地下水矿化度和压力系数则是保存效应的重要外在显现。研究区煤岩组合类型中煤泥、煤灰、煤泥−煤灰组合具有良好封盖性，相应其地下水矿化度高，压力系数较大。叠加深度效应，2000～3000 m埋深范围内，总含气量往往高于20 m3/t，煤砂组合封盖性相对较弱，相应其地下水矿化度相对较低，含气量往往低于20 m3/t。耦合深度效应和保存效应，提出了鄂尔多斯盆地深部煤层气富集模式。

• 煤与煤系铀矿产协同勘查技术方法

  魏迎春, 张昀, 李新, 曹代勇, 王安民, 靳亮亮, 宁树正,

  煤与煤系铀矿产协同勘查已成为矿产资源勘查的重要方向，为提高找矿效率和节约勘查成本，基于煤与煤系铀矿产的基本特征、勘查技术方法的有效性和勘查工程布置的经济性，分析了煤与煤系铀矿产赋存的基本特征。研究表明：① 分析了煤系铀矿产的基本特征，煤系中煤层和铀矿产表现为下煤上铀(煤系砂岩型铀矿)或铀煤同层产出(煤型铀矿)的空间分布关系，煤中铀主要的赋存方式为有机质螯合或束缚，砂岩中的铀主要的赋存方式为铀矿物、吸附铀和含铀矿物。② 基于煤系铀矿产勘查技术手段的有效性，提出了煤炭勘查工作已完成区和煤与煤系铀矿产勘查新区2种情况下的煤与煤系铀矿产协同勘查技术手段：在煤炭勘查工作已完成区，充分利用煤炭勘查资料，筛选自然伽马测井曲线高异常层段和区域，利用γ能谱测井验证煤系铀矿化信息，圈定煤系铀矿的普查区，按照煤系铀矿勘查技术手段分阶段选择相应的技术手段；在煤与煤系铀矿产勘查新区，煤与煤系铀矿产协同勘查技术手段在煤炭勘查技术手段的基础上，增加对煤系铀矿有效响应的放射性技术手段(γ能谱测井、氡及其子体测量)、岩心编录、穿透性地球化学等技术手段。③ 探讨了煤与煤系铀矿产协同勘查工程布置，按照煤、铀矿勘查规范，遵循“协同设计、协同部署、协同施工”的原则，分2种情况开展煤与煤系铀矿产的协同勘查布置：在煤炭勘查工作已完成区，筛选自然伽马测井曲线高异常层段和区域部署施工验证孔，圈定煤系铀矿的普查区，按照煤系铀矿勘查规范分阶段进行勘查工程布置；在煤与煤系铀矿产勘查新区，开展煤与煤系铀矿协同勘查，首先在整个勘查区内寻找煤炭资源，布置煤炭勘查工程，在自然伽马测井曲线高异常层段和区域圈出煤系铀矿靶区，在煤系铀矿靶区以寻找煤系铀矿为主，开展煤系铀矿勘查工程实施。④ 基于协同勘查技术手段的有效性和协同勘查成本的经济性，从煤与煤系铀矿产的协同勘查技术手段和协同勘查工程布置方面构建了煤与煤系铀矿产协同勘查模型，为煤与煤系铀矿产协同勘查工作提供理论基础和方法依据。

• 中国煤中锗成矿特征与勘查进展

  宁树正, 严晓云, 黄少青, 徐小涛, 张建强, 张莉, 刘亢,

  锗作为一种典型的稀散元素和重要的战略性金属矿产，广泛应用于光电、半导体、化工等领域，对锗资源勘查和开发显得尤为重要。在特定的地质作用下，煤中可以高度富集锗，煤中锗是锗金属的重要来源，我国的煤中锗矿具有典型的资源优势，主要分布在云南和内蒙古，如云南临沧、内蒙古乌兰图嘎和伊敏煤田五牧场矿区。分析了中国煤中锗的资源分布和勘查现状，结合国内外典型煤中锗矿剖析，介绍了国内外大型−超大型煤中锗矿的发现过程，总结了不同类型的煤中锗矿的勘查技术方法和找矿经验。我国典型煤中锗矿中锗富集与热液活动、成岩作用等地质过程密切相关，但不同地区煤中锗的赋存及富集特征显示出差异性。相对于煤层，锗在煤中分布极不稳定，对于富锗煤的勘查，在多年的勘查实践中已经找到一些以钻探为主的技术手段，但是如何更为高效的开展煤中锗的勘查，需要进一步探索。未来有望通过包括地球化学勘查、地质模型构建和资源评价等的技术创新，推动煤中锗的高效勘查与开发利用，为新兴产业的发展提供资源保障。

• 煤矿隐伏地质异常体地孔瞬变电磁法三分量探测技术

  高小伟,

  为了满足煤矿隐伏地质异常体精细探查的需求，实现钻孔周围隐伏水害的精细刻画与解释，提出了煤矿地孔瞬变电磁法三分量孔旁地质异常体定位技术，该方法通过地面大功率发射异常场信号、地面垂直钻孔中接收关断后的二次场三分量信号来探测钻孔周围地质异常体。首先采用Maxwell软件分别计算了钻孔不同方位异常体的三分量响应，发现地孔瞬变电磁法接收探头离异常体近，三分量异常响应明显，且组合形态不同，可依此定性判断异常体所在钻孔的方位；进一步对煤矿上常见的含导水陷落柱、含水断层和积水采空区模型的异常三分量响应进行数值模拟，发现不同异常体由于规模、异常体姿态不同，其产生的三分量异常响应曲线幅值形态不同，依此可以定性推断异常体类型；然后采用了电流环反演技术对理论含导水陷落柱、含水断层和积水采空区模型进行了异常体空间定位。结果表明：利用地孔瞬变电磁三分量异常响应能实现钻孔周围含导水异常体的空间定位，并能获得异常体的空间位置、规模和姿态等参数。最后在内蒙古某矿针对三维地震圈定的疑似陷落柱开展了地孔瞬变电磁探测，试验采用2个方位的发射源进行了激发，并对采集的数据进行了异常三分量反演，成功实现了疑似陷落柱的空间定位，并获得了疑似陷落柱的规模和姿态，探测结果在后期巷道掘进过程中得到了超前探测钻孔的验证。理论模型与试验数据表明地孔瞬变电磁法三分量异常定位技术可作为煤矿地面垂直钻孔中探查钻孔周围地质异常体的有效手段。

• 厚松散层下区域注浆改造地层扰动变形特征研究

  张平松, 程晋全, 许时昂, 吴海波,

  通过地面高压注浆实施区域治理是厚松散承压含水层下煤炭安全开采的主要防治措施之一，然而高压注浆过程造成上覆地层移动变形，诱发地表局部隆起、矿区建（构）筑物偏斜等问题，是区域注浆改造安全施工备受关注的重点。以安徽某矿120501工作面上覆顶板富水砂岩层注浆改造为工程背景，基于COMSOL Multiphysics有限元方法开展数值模拟，研究高压注浆前后对上覆地层作用过程及其时序演化特征，同时构建了分布式光纤全断面监测系统，获得了上覆地层不同深度地层形变响应特征及对地表扰动影响。结果表明：区域高压注浆过程可划分为“充填—扩散—扰动”3个阶段，充填过程对上覆地层基本无扰动影响，扩散过程对上覆地层影响主要表现为水平扰动，进入扰动阶段对上覆地层影响则表现为垂向位移变化。注浆改造过程对地层扰动影响呈现Logistic曲线增长趋势，其扰动影响主要作用在厚松散层下部，在相对隔水层段以竖向拱起为主，在相对含水层段表现为层内压缩。全断面监测结果表明注浆全过程地层形变特征为非线性分布，砂质黏土层与粉砂层为其主要形变贡献层。全断面监测结果与数值模拟结果具备较好的一致性，成果可为东部厚松散层覆盖矿区煤矿安全开采以及区域注浆诱发次生灾害防治工作开展提供思路和实践参考。

• 基于透明水文地质模型的工作面顶板水害预警研究

  连会青, 晏涛, 尹尚先, 徐斌, 康佳, 周旺, 闫国成,

  我国西部矿区因地质条件复杂，煤层顶板水害问题日渐突出，传统水害预警手段难以有效应对这一挑战。为解决水害预警中指标选取、预警方法及标准构建等核心问题，系统开展了顶板水害预警的基础理论研究、关键技术分析及智能化平台建设工作。首先，在传统透明地质模型基础上提出了透明水文地质模型的概念，引入动态更新功能并明确其设计实现思路；其次，基于顶板水害发育“3阶段”机理分析，提出指标选择应遵循约束性、独立性和持续性“3原则”，确定了地表水特征、含水层结构及性质、隔水层结构及性质、采动影响围岩运移特征及水文要素动态变化特性5大类主要影响因素，共从中提取出14项可量化指标构成顶板水害预警指标体系；根据已有事故案例、现场水文观测数据变化规律和相关标准规范，提出由4个预警指标参与的智能水害预警方法，划分出4个等级的预警级别、标准和应对措施；以透明水文地质模型为逻辑底层，内嵌预警指标、方法、标准和多态接口，集成开发了具备3个层级、6个核心功能的顶板水害智能化预警平台，该平台通过触发器和轮询的混合预警机制，实现了多指标综合评价与预警；最后，平台在西部某煤矿进行了为期1 a的示范应用，期间成功发出15次预警信息，其中10次为监测设备异常预警，5次为水害信息预警，所有预警均提前采取了有效应对措施。结果表明：该平台的应用验证了预警指标、方法、标准和平台的有效性与适用性。未来的研究可进一步优化预警模型和数据分析方法，以提升平台的预警精度和响应速度。

• 论“采煤就是采数据”的学术思想

  马宏伟, 薛旭升, 毛清华, 齐爱玲, 王鹏, 聂珍, 张旭辉, 曹现刚, 赵英杰, 郭逸风,

  煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化，综采工作面智能化的关键是数字化。为了提高综采工作面的智能化水平，提出了“采煤就是采数据”的煤矿综采工作面智能化开采学术思想，凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备群速度控制和设备群协同控制等五大关键技术，阐述了基于五大关键技术的学术思想内涵，构建了基于数字工作面智能开采的学术思想体系架构。针对综采工作面数字煤层构建问题，融合数字煤层数据、设备群数据等，利用空间插值算法、数字孪生技术等构建数字工作面，构建了包括数字煤层数据、历史截割位姿和速度数据、采煤量数据、设备群协同数据等的数据库，阐述了多源数据融合的数字工作面动态更新方法，提高数字工作面模型的精度；针对综采工作面精准截割问题，阐述了融合数字煤层驱动的截割轨迹规划数据和历史截割位姿数据的轨迹规划方法，以及基于规划轨迹数据的智能插补轨迹跟踪控制方法，利用人工智能算法对规划截割轨迹数据和轨迹跟踪控制的位姿插补数据进行迭代优化，提高截割轨迹规划和轨迹跟踪控制精度；针对综采工作面设备位姿检测与控制问题，阐述了基于多传感器融合数据的工作面装备位姿精准检测方法，以及基于神经网络算法的位姿控制方法，通过位姿感知数据和位姿控制数据的深度融合与迭代优化，实现综采工作面设备群位姿的精准检测与控制；针对综采工作面设备群速度控制问题，提出力−电耦合的截割载荷测量方法，以及基于人工智能寻优算法的速度智能控制方法，融合截割载荷数据和采煤量数据，利用人工智能寻优算法决策最优的牵引速度、截割速度、运煤速度，实现基于设备群速度匹配的高效智能截割控制；针对综采工作面设备群协同控制问题，阐述了基于人工智能算法的设备群主从协同控制方法，以采煤机位姿与速度控制数据作为主导者，刮板输送机和液压支架控制数据作为跟随者，利用人工智能神经网络算法求解最优的设备群位移与速度协同控制参数，实现设备群智能高效安全作业。“采煤就是采数据”五大关键技术已经在煤矿中得到应用，验证了学术思想的可行性。“采煤就是采数据”的学术思想为突破煤炭智能开采的关键技术难题奠定了理论基础。

• 智能化煤矿数据治理方法论体系与实施框架

  谭章禄, 王美君, 叶紫涵,

  数据治理是支撑煤矿智能化建设的底层技术，是煤矿智能化系统实现协同集控的关键保障。针对智能化煤矿数据治理缺乏顶层设计和方法论支撑的问题，从“理论基础、概念模型、基本原则、过程和程序、方法和工具、评估准则”6个方面构建智能化煤矿数据治理方法论体系，系统阐明有效实现智能化煤矿数据治理目标的依据和原则，为智能化煤矿数据治理的顶层设计提供理论基础和方法论支撑；参考相关技术标准，开发智能化煤矿数据治理实施框架，为智能化煤矿数据治理的管理实施提供具体路径和管理方法；基于分层架构思想，设计智能化煤矿数据治理技术架构，为智能化煤矿数据治理的技术实现提供技术方法和工具。研究结论如下：① 复杂系统理论、数据战略管理理论、数字连续性理论、公共治理理论、协同创新理论、信息生命周期理论和PDCA循环理论共同构成智能化煤矿数据治理的理论基础。② 智能化煤矿数据治理的概念模型由理念、目标、主体、客体、流程和工具5个核心概念维度构成，遵循业务导向、协同治理、文化驱动、技术赋能、流程嵌入、持续改进的基本原则。③ 智能化煤矿数据治理实施框架自顶向下阐释智能化煤矿数据治理的管理过程和关键程序，包括“统筹与规划、构建与运行、监控与评价、改进与优化”4个循环迭代的关键环节。④ 智能化煤矿湖仓一体技术架构阐述智能化煤矿数据治理平台的系统结构和技术选型，为智能化煤矿数据治理的技术实现提供方法和工具，关键在于数据中台5大核心层级的开发。⑤ 智能化煤矿数据治理能力成熟度模型为智能化煤矿数据治理提供评估准则框架和能力提升路径，由“能力成熟度等级、数据治理能力、数据治理实践”3个维度耦合而成，遵循“项目化管理—流程化管理—标准化管理—定量化管理—标杆化管理”的渐进式发展规律。

• 采煤机自适应截割技术研究进展及发展趋势

  王忠宾, 李福涛, 司垒, 魏东, 戴嘉良, 张森,

  自适应截割技术是实现采煤机智能化的核心技术，对提升煤矿开采效率、提高安全性和资源利用率具有重要作用。因此，开展了自适应截割技术的综述研究，重点探讨了其技术原理及应用现状。根据核心功能和技术目标，将采煤机自适应截割技术划分为记忆截割、透明地质、煤岩识别和自适应控制4个研究内容。记忆截割通过记录历史数据来优化采煤路径，透明地质利用综合探测技术获取实时地质信息，煤岩识别技术根据不同的识别原理，可以分为基于物理参数的间接法、基于视觉的直接法、以及探地雷达和超声波等基于波动特性的探测法，以实现煤岩界面或煤岩性质的精确识别，自适应控制则通过自动化调节采煤机的运行参数。这些技术从多个角度提升了采煤机的智能化水平。然而，由于煤层地质条件及恶劣开采环境的影响，现有技术在适应性和经济性方面存在一些局限性。因此，针对未来采煤机自适应截割技术的发展趋势，提出了以下建议：促进记忆截割、透明地质与煤岩识别技术的融合，以实现更高效的煤层信息获取；采用多传感器融合技术，以提高煤岩识别的准确度和可靠性；发展基于大数据分析的智能决策支持系统，优化采煤机的运行策略，同时研究多领域协同仿真控制策略，以应对技术瓶颈并增强系统性能。

• 基于数字孪生的煤矿两柱式支架载荷预测方法

  张帆, 李玉雪, 李昱翰, 邵光耀,

  现有的矿山巷道液压支架载荷预测方法通常假设静态时空开采布置，忽略了远场围岩的动载荷，影响了冲击地压预测的准确性。为了确保安全开采，必须对潜在的冲击地压进行实时和精确的预测评估。提出一种基于数字孪生和机器学习的麻雀搜索算法–随机森林(SSA–RF)预测方法。通过分析支护系统与围岩的相互作用，建立了两柱式支架的数字孪生体模型，基于数据驱动实现物理实体与其数字孪生体之间的交互映射与同步反馈。对比分析两柱式支架升柱过程中姿态变量的计算值与真实值发现，与支架物理实体相比，数字孪生体模型的角度平均误差为0.14°，长度平均误差为6.15 mm，符合精度要求。此外，麻雀搜索算法用于优化随机森林中决策树和节点特征的数量。与使用单一预测模型相比，SSA–RF预测模型的建立提高了收敛速度和优化能力。试验结果表明，与长短期记忆(LSTM)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)等预测算法相比，笔者提出的SSA–RF方法表现最优，其在中部支架和端头支架数据集上的预测准确率分别达到85.89%和91.09%。此外，研究发现，工作面中部支架所在区域顶板易出现断裂失稳现象，会破坏工作面中部区域垂直方向的应力支撑条件，从而导致中部支架载荷变化范围更大预测精度略低于端头支架。上述研究结果将对进一步研究煤矿冲击地压发生机理和准确预测潜在冲击地压提供一定理论借鉴。

• 基于FBG传感器的带式输送机故障监测研究

  方新秋, 吴洋, 宋扬, 陈宁宁, 丰宇龙, 冯豪天, 贺德幸, 乔富康,

  带式输送机的故障监测有助于预防安全事故、提高生产效率以及实现设备智能化运行。从带式输送机常见故障分析、综合保护系统组成、光纤型传感器阵列设计与分析、核心敏感元件设计与选材等方面，对基于FBG传感器的带式输送机故障监测进行了深入研究。首先针对传统监测手段无法定量感知、实时性不足、数据融合能力薄弱等问题，提出了一种基于光纤光栅(FBG)的带式输送机综合保护系统，明确了光纤型传感器阵列的设计是系统搭建的重要前提。其次，在分析带式输送机常见故障形成原因和表现形式的基础上，以FBG–等强度悬臂梁为核心敏感元件设计了一系列故障监测传感器，组成了带式输送机综合保护系统的光纤型传感器阵列，实现了故障的实时定量监测。接着，通过理论分析和Ansys有限元仿真，对FBG–等强度悬臂梁的尺寸结构设计和材料选择进行了深入研究，在传感模型中分析了灵敏度和精度的影响因素，并据此确定了敏感元件的结构尺寸，优选了尼龙6作为制作材料。最后，通过试验对FBG–等强度悬臂梁的结构有效性、灵敏度和稳定性进行了验证。在灵敏度试验中，敏感元件表现出良好的线性响应特性，理论灵敏度S = 52.978\;0\;\textN/nm，实际灵敏度S_^* = 38.115\;7\;\textN/nm；在重复性试验中，平均重复性误差仅为1.002%，表现出良好的重复性和稳定性；温度敏感性试验和温度补偿试验则验证了光纤光栅在温度测量中的线性相关性，从而进一步揭示了温度补偿对提升传感灵敏度的必要性，即便在微小温度变化环境下，补偿机制仍能有效提高灵敏度0.6%。所设计的光纤型传感器阵列解决了现有带式输送机运行故障无法实时定量感知的问题，为实现设备智能化感知与控制提供了坚实的数据基础。研究成果不仅能有效降低带式输送机故障率，提高生产效率，更推动了煤矿行业向自动化、智能化方向的发展。

• 矿井外因火灾图像凹陷度识别方法

  孙继平, 李小伟,

  图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法，但受矿井光源影响。内凹度能减小摄像机的安装位置、拍摄距离和拍摄角度的影响，排除矿井光源干扰，快速识别并排除矩形光源等非弧形类光源正视图及其变形图像；但对于圆形光源和类圆形光源等弧形类干扰光源，计算量较大，识别时间较长。圆形度能够排除圆形光源的干扰，但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能排除矩形光源的干扰，但难以排除非矩形光源的干扰。受摄像机安装位置和拍摄角度等影响，圆形和矩形光源图像会出现变形，无法呈现理想的规则形状。因此，圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像边界上存在多个凹陷区域，总凹陷区域面积较大；圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像边界上不存在凹陷区域等特点。提出矿井外因火灾图像凹陷度识别方法，计算目标图像边界总凹陷区域面积与其目标图像实际面积的比值（即图像凹陷度），根据火焰图像凹陷度数值较大，而矿井光源图像凹陷度数值较小，区分矿井光源与火焰。研究提出的凹陷度方法不受摄像机安装位置、拍摄距离和拍摄角度、矿井光源形状和大小等影响，适应性强，识别准确率高。凹陷度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像凹陷度平均差值绝对值最大，波动较小，区分度最好。内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源图像与火焰图像内凹度平均差值绝对值较大，波动较小，区分度较好。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像矩形度平均差值绝对值较小，波动较大，区分度较差。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像圆形度平均差值绝对值最小，波动最大，区分度最差。结果表明：凹陷度识别火灾火焰图像准确率为98.2%，召回率为98.4%，准确率和召回率最好；内凹度识别火灾火焰图像准确率为92.8%，召回率为92.4%，准确率和召回率较好；矩形度识别准确率为86.5%，召回率为86.5%，准确率和召回率较差；圆形度识别准确率仅为35.9%，召回率为31.9%，准确率和召回率最差。

• 基于视觉实时引导的煤矸石精准跟踪方法

  曹现刚, 王虎生, 王鹏, 吴旭东, 向敬芳, 李虎,

  现有煤矸分拣机器人在分拣煤矸石时存在误抓取、空抓、碰撞等问题，其主要原因是煤矸石随输送带运输过程中存在打滑、跑偏等现象，依靠带速的煤矸石跟踪方法难以实时获取其精准位姿信息，导致机械臂抓取时出现较大误差，影响机器人分拣效率。针对该问题，提出一种基于视觉实时引导的煤矸石跟踪方法，即通过相机获取煤矸石实时位姿信息，引导机械臂调整动作完成煤矸石跟踪抓取。首先，通过视觉识别模块获取待抓取目标初始位姿与跟踪模板，由控制系统进行策略分配，将煤矸石分配给对应机械臂进行抓取；当目标煤矸石进入机械臂抓取工作区后，由基于孪生网络构建的单目标跟踪模型获取煤矸石实时位姿信息，并实时调整机械臂动作，完成抓取。最后，对不同带速下的煤矸石进行视觉跟踪实验，并构建煤矸分拣机器人仿真系统完成不同程度打滑、跑偏工况的煤矸石跟踪轨迹规划仿真。仿真实验结果表明，构建的煤矸石跟踪模型跟踪准确率为96.9%，跟踪速度为39 FPS，满足实时引导的需求。当存在不同程度打滑、跑偏时，基于视觉实时引导的机械臂抓取误差均降低至1 mm以内。相较于基于带速的跟踪方法，可有效消除运输过程中由于输送带打滑、跑偏等带来的累积误差，提高系统实时响应能力，进一步提升煤矸石分拣效率。

• 煤矿含盐矿井水处理利用技术综述

  毛维东, 郭中权, 付元, 杨久利, 徐旭峰, 吴艳涛, 唐志鹏, 张军, 崔东锋, 朱俊兆,

  我国煤炭生产以井工开采为主，随着开采深度增加，含盐矿井水在排放量的占比呈现上升趋势。煤矿含盐矿井水是指水中全盐量超过1 000 mg/L的矿井水。根据离子成份占比不同，我国含盐矿井水分为氯化物型、硫酸盐型、碳酸盐型、氯化物–硫酸盐型和复合型等5个类型，其中以氯化物型、硫酸盐型、氯化物–硫酸盐型为主。针对矿井水全盐量超标问题，国家及地方均出台了限盐排放要求，开展了含盐矿井水处理方面的研究和实际应用。阐述了国内外含盐矿井水处理技术发展历程和研究现状，分析了预处理工艺、膜浓缩工艺和蒸发结晶工艺的优缺点和适用条件。含盐矿井水全过程处理技术采用“预处理+多级膜浓缩+分盐结晶”的组合工艺，按膜浓缩预处理工艺的不同，分别论述了高效反渗透处理技术(HERO)和适度分步协同处理技术(SPMS2)的技术特点、适用范围和应用现状；按分盐结晶工艺的不同，分别论述了蒸发分盐结晶技术和纳滤分盐结晶技术的技术特点、适用范围和应用现状。针对当前膜浓缩技术和蒸发结晶技术所面临的挑战以及未来发展方向提出：持续开发高效短流程膜浓缩和低碳蒸发结晶处理技术和设备；持续研究低价值副产盐转化和高价值成分的提取技术；积极探索低品位热源、地热或光伏电能与含盐矿井水联合处理模式；积极探索区域含盐矿井水的集中处理模式；探讨离网新能源应用的技术、政策、经济可行性，研究自然强化蒸发浓缩技术。

• 基于NbS的全生命周期矿山生态修复理论框架及技术路径

  王金满, 冯宇, 叶甜甜, 贾梦旋, 高亭玉, 刘悦, 吴大为, 李明刚,

  矿山生态修复是国土空间生态保护和修复的重点和难点。当前，矿区生态修复注重自然恢复，向系统性、整体性和可持续性方面转变。采用文献梳理、对比分析和归纳总结的方法，结合基于自然的解决方案（Nature-based Solutions, NbS）准则，建立了全生命周期的矿山生态修复全过程实施技术框架，包括保护与预防控制、复垦修复、管理维护、监测评估和适应性管理，提出了基于自然的修复技术促进矿山生态修复的技术路径。首先，将NbS理念融入矿山生态保护及预防控制阶段，应采取避让措施、重要物种保护、物种采集利用等手段来减轻矿山开采对生态环境的破坏，提升矿山生态系统的自恢复能力，降低成本效益；其次，将NbS引入地貌重塑、土壤重构、植被重建和景观营建等具体修复措施中，通过模拟自然过程激发矿山生态系统自恢复，提供科学、高效和可持续的修复方案；再次，将NbS准则融入矿山生态修复管理维护阶段，围绕基础设施、土壤与植被及生态系统功能维持进行管理维护，符合当前生态系统修复的主流方式；最后，基于NbS进行矿山开采前、开采中、开采后全周期监测评估，并对比不同恢复情景开展适应性管理。基于NbS理念的理论框架和技术路径为新时期矿山生态修复提供重要理论指导，有助于实现矿山生态系统全生命周期的整体保护、系统修复和综合治理。